Çoğu zaman tuhaf görünen kuantum dünyasının fenomenleri teknolojide uzun süredir kullanılıyor. Örneğin,
Sorun nedir?
Bununla birlikte, bir kuantum bilgisayarı tam potansiyeliyle kullanmak için, dolaşmış tüm parçacıkların birlikte çalışması gerekir. Hesaplamalar için temel unsurlardan bahsediyoruz - kübitler.
Fotonlar (parçacıklar) bunun için idealdir.Sveta. Mesele şu ki, doğaları gereği oldukça "güçlü"ler ve manipüle edilmeleri kolay. Artık Garching'deki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü'ndeki (MPQ) araştırmacılar, fotonları kuantum hesaplama gibi pratik çalışmalara uygun hale getirmeye daha yakınlar. Bilim insanları, yüksek verimlilikle belirli bir şekilde 14 dolaşık foton üretti.
Deney nasıldı?
Yeni deneyin özelliği şu kiBilim insanları, fotonları yaymak ve onları belirli bir şekilde "iç içe geçirmek" için tek bir atom kullandılar. Bunu yapmak için Max Planck Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, elektromanyetik dalgalar için bir tür "yankı odası" olan optik rezonatörün merkezine bir rubidyum atomu yerleştirdiler.
Optik bir masa üzerinde bir vakum odası ile deneysel kurulum. Fotoğraf: MPQ
Belirli bir lazer radyasyonu yardımıylafrekansları atomun durumunu doğru bir şekilde belirlediler. Bilim adamları, ekstra momentumu kullanarak, atomun kuantum durumu ile ilişkili olan bir fotonun emisyonuna da kasıtlı olarak neden oldular.
Deney sırasında bilim adamları bunu tekrarladılarbirkaç kez işlem yapın. Bu aralıklarda atom belli bir şekilde manipüle ediliyor, başka bir deyişle "döndürülüyordu". Böylece fizikçiler, atomların dönmesi nedeniyle birbirine dolanan ve istenilen duruma getirilen 14 ışık parçacığından oluşan bir zincir oluşturdular.
Şu anda, birbirine bağlı 14 ışık parçacığı, şimdiye kadar laboratuvarda üretilen en fazla sayıda dolaşık fotondur.
Yeni yöntemin iki olasılığı
Ancak, güçlü kuantum bilgisayarların geliştirilmesi için yalnızca dolaşık fotonların sayısı çok önemli değil, aynı zamanda bunların üretilme biçimleri de geleneksel yöntemlerden çok farklıdır.
"Foton zinciri ortaya çıktığından beritek bir atomdan deterministik bir şekilde üretilebilir” diye açıklıyor bilim insanları yeni çalışma için yaptıkları basın açıklamasında. Bu, prensipte her darbenin aslında istenen özelliklere sahip bir fotonu “yerinde” ilettiği anlamına gelir.
Şimdiye kadar, bu parçacıkların dolaşıklığı genellikleözel doğrusal olmayan kristallerde meydana geldi. Sorun, hafif parçacıkların rastgele üretilmesi ve kontrol edilememesidir. Sonuç olarak, bu, toplu bir etkileşimde birleştirilebilecek parçacıkların sayısını sınırlar.
Vakumda bir optik rezonatörün montajı. Tutucunun içindeki konik aynalar arasında tek bir rubidyum atomu tutulur. Fotoğraf: MPQ
Öte yandan geliştirilen yöntemYeni araştırma, neredeyse istenilen sayıda dolaşık foton üretmeyi mümkün kılıyor. Üstelik oldukça etkilidir. Bu, gelecekte pratikte uygulanabileceği anlamına gelir. Böylece bilim adamları ortaya çıkan foton zincirini ölçtüler ve yüzde 50 verimliliğini kanıtladılar.
Bir atom üzerinde hemen hemen her saniye "düğmeye basın"rubidyum, kullanılabilir bir hafif parçacık verdi. Daha önceki deneylerde bilim adamları bunu başaramadılar. Bilim adamları, yeni çalışmanın ölçeklenebilir ölçüm tabanlı kuantum hesaplamanın önündeki uzun süredir devam eden bir engeli kaldırdığını vurguluyor.
Sırada ne var?
Artık MPQ çalışanları başka bir sorunu çözmek istiyorkuantum geleceği sorunu. Örneğin, karmaşık hesaplamalı işlemler boşlukta foton kaynağı olarak en az iki atom gerektirecektir. Bilim adamları bir açıklamada "Bu sorunu çözmek için zaten çalışıyoruz" dedi.
Max Planck'ın işbirlikçileri de şunu belirtti:Teknoloji yalnızca kuantum hesaplama için kullanılamaz. Örneğin, kuantum iletişiminde, yani bilgilerin optik fiber üzerinden gizli dinlemeye karşı korumayla iletilmesinde faydalı olacaktır. Saçılma ve soğurma gibi optik etkiler nedeniyle, optik fiberdeki ışık yayılma sırasında "kaybolur". Bu, verilerin aktarılabileceği mesafeyi büyük ölçüde sınırlar.
Daha fazla oku:
Dünya büyüklüğündeki güneş lekesi 2 günde 10 kat büyüyor: bize yöneliyor
Bu, Dünya'nın geçmişteki "ikizidir": bizden çok uzakta olmayan eşsiz bir gezegen-okyanus bulundu.
Einstein yine haklıydı: Yarım yüzyıl sonra fizikçiler kara deliklerin kararlılığını kanıtladılar